【摘 要】
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NiFe2O4基金属陶瓷材料具有优良的热稳定性和耐腐蚀性,被认为是目前最具潜力的铝电解惰性阳极候选材料。虽然对NiFe2O4基金属陶瓷材料的研发已取得一定的成果,但材料的致密度
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NiFe2O4基金属陶瓷材料具有优良的热稳定性和耐腐蚀性,被认为是目前最具潜力的铝电解惰性阳极候选材料。虽然对NiFe2O4基金属陶瓷材料的研发已取得一定的成果,但材料的致密度、力学性能和耐腐蚀性能等还达不到工业生产的要求。本文在科技部国际合作项目(2010DFA52130)的资助下,选择TiO2和WO3复合掺杂剂,制备出复合掺杂剂添加的17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷试样,利用DSC、XRD及SEM等检测手段,从宏观和微观两方面探索了复合掺杂剂对试样致密化、物相组成、微观形貌、综合力学性能、抗高温氧化性以及耐高温静态腐蚀性等性能的影响。主要研究结果如下:1、(10NiO-NiFe2O4)复合陶瓷粉末的最佳烧结制备工艺为:烧结温度1250℃,保温时间5h;TiO2和WO3复合掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷试样的最佳制备工艺为:添加少量的PVA并采用300MPa的单向压制压力压制生坯,真空烧结温度为1250℃,保温时间为4h。2、TiO2和WO3复合掺杂没有改变试样的物相组成,仍是由NiO、Ni和NiFe2O4三相组成,也说明TiO2和WO3是固溶到NiFe2O4晶格中,产生晶格畸变和空位,提高了材料的扩散系数和活性,最终加快烧结致密化进程。当TiO2和WO3总掺杂量为2%(比例为3:1)和3%(比例为1:3)时,试样的致密度最高,比没有掺杂的试样分别提高了5.26%、4.37%。3、试样添加TiO2和WO3复合掺杂剂后,试样的致密度、晶界结合强度和金属相尺寸等得到明显的改善,使试样抗弯强度、硬度和断裂韧性也在一定程度上得到提高。4、适量的TiO2和WO3复合掺杂可以极大的提高试样的抗高温氧化性,当TiO2和WO3总掺杂量为2%(比例为3:1)和3%(比例为1:3)时,试样抗高温氧化性最好,氧化30h后氧化层厚度大约为80 um,比没有掺杂试样减小了38.46%。5、试样的耐腐蚀性不仅和材料致密度有关,还与复合掺杂剂的成分配比密切相关,其中TiO2和WO3总含量为3%,比例为1:3时,试样的耐腐性最好,其高温静态腐蚀速率为1.7080×10-3g﹒cm-2﹒h-1,是未添加添加剂试样的49.57%。
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